專利名稱：用于在飛行器中冷卻至少一個發(fā)熱設(shè)備的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在飛行器中冷卻至少ー個發(fā)熱設(shè)備的系統(tǒng)、用于冷卻至少ー個發(fā)熱設(shè)備的方法、用于冷卻至少ー個發(fā)熱設(shè)備的系統(tǒng)在飛行器中的應(yīng)用以及包括至少ー個發(fā)熱設(shè)備和至少ー個用于冷卻該發(fā)熱設(shè)備的系統(tǒng)的飛行器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代設(shè)計的較大的飛行器中，日益増加地結(jié)合有在飛行器的常規(guī)操作期間產(chǎn)生大量的熱的許多設(shè)備，這些熱必需被安全且可靠地從飛行器中移除并且例如散至周圍環(huán)境。例如，現(xiàn)代商業(yè)飛行器包括許多不同的運算單元或其它(動力)電子單元，其通常被稱為“航空電子設(shè)備”并且容納在航空電子設(shè)備艙中。在現(xiàn)有技術(shù)中，通過各種系統(tǒng)冷卻飛行器中的航空電子設(shè)備艙。已知如下系統(tǒng)，即在該系統(tǒng)中，冷卻劑通過冷卻劑回路從航空電子設(shè)備艙吸熱并且通過蒙皮區(qū)段熱交換器將所述熱散至周圍環(huán)境。然而，在這種設(shè)置中，當(dāng)飛行器在炎熱天氣下位于地面上時的情況是危險的，因為蒙皮區(qū)段熱交換器與周圍環(huán)境之間的溫度差不足以執(zhí)行足夠的散熱。此外，已知至少在飛行中通過吹入來自飛行器機艙的空氣來冷卻航空電子設(shè)備艙中的部件，其中，來自機艙地板下面且靠近機身壁的所謂的“三角形區(qū)域”的空氣能夠被移除并且在從航空電子設(shè)備吸熱之后以加熱的狀態(tài)離開航空電子設(shè)備艙。然而，這要求飛行器的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)已經(jīng)操作并且特別是在炎熱天氣下停在地面的期間機艙已經(jīng)被冷卻至預(yù)定的溫度水平。相應(yīng)地，可能要求在炎熱天氣下的飛行器的操作期間，在打開航空電子設(shè)備之前首先操作空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。此外，已知使用外部空氣以便將來自飛行器內(nèi)部的熱散至其周圍環(huán)境。為此，通過所謂的沖壓空氣管道，在飛行中流經(jīng)飛行器的空氣被引導(dǎo)至飛行器的內(nèi)部中、通過熱交換器——其與待冷卻的冷卻劑熱連通——供給、并且通過出口開ロ排放至飛行器的周圍環(huán)境。在該過程中，流經(jīng)沖壓空氣管道的空氣吸收待消散的熱。例如，該原理已在飛行器空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中使用，以便冷卻隨后流入飛行器機艙中的熱的壓縮空氣。另外，例如在DE4340317中所描述，該原理應(yīng)用在冷卻系統(tǒng)中。然而，流經(jīng)沖壓空氣管道的空氣會在飛行中顯著地增加飛行器的空氣動力學(xué)阻力。在地面上，能夠通過風(fēng)扇經(jīng)沖壓空氣管道輸送沖壓空氣。

發(fā)明內(nèi)容
因此，可以認(rèn)為本發(fā)明的目的是提出用于在飛行器中冷卻發(fā)熱設(shè)備的冷卻系統(tǒng)，不取決于環(huán)境溫度并且不取決于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的該冷卻系統(tǒng)使得可以可靠地冷卻發(fā)熱設(shè)備。同樣，可以認(rèn)為本發(fā)明的目的是 提出盡可能不復(fù)雜的、具有盡可能小的能量需求、盡可能輕的重量的冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)特別是不產(chǎn)生任何附加的空氣動力學(xué)阻力。通過用于在飛行器中冷卻至少ー個發(fā)熱設(shè)備的系統(tǒng)實現(xiàn)該目的，該系統(tǒng)包括冷卻劑流經(jīng)的至少ー個冷卻劑回路，以便從發(fā)熱設(shè)備吸熱，其中，冷卻劑回路包括設(shè)置在發(fā)熱設(shè)備的上游的供給管線，和設(shè)置在發(fā)熱設(shè)備的下游的回流管線。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的特征在于，提供用于從冷卻劑回路散熱的散熱設(shè)備，該散熱設(shè)備與冷卻劑回路的回流管線連通，溫度擴展設(shè)備降低了冷卻劑回路的供給管線中的冷卻劑的溫度并且相對于冷卻劑回路的回流管線中的冷卻劑的溫度増加了散熱設(shè)備的散熱溫度。該類型的散熱設(shè)備并不限制本發(fā)明。而是，只要能夠通過該散熱設(shè)備將熱散至周圍環(huán)境，許多類型的散熱設(shè)備就可以被認(rèn)為是適當(dāng)?shù)?。從熱傳遞設(shè)備的應(yīng)用本身可以想到，熱傳遞設(shè)備可以實施直接、間接(蓄熱)和/或半直接的熱傳遞。冷卻劑能夠是液態(tài)或氣態(tài)。能夠使用任何類型的常用冷卻劑或特殊的冷卻剤。本發(fā)明不限于冷卻劑的類型。因此，通過溫度擴展設(shè)備使冷卻劑冷卻至適當(dāng)?shù)臏囟?，從而使得產(chǎn)生與發(fā)熱設(shè)備上的相應(yīng)的熱傳遞裝置(冷卻元件、熱交換器等)的明顯的且充分的溫度差，以便以有效的方式從發(fā)熱設(shè)備吸熱。同時，通過溫度擴展設(shè)備，相對于回流管線中的冷卻劑溫度顯著地增加散熱設(shè)備的散熱溫度，這意味著，即使當(dāng)飛行器在炎熱的天氣下在地面上位于陽光中吋，也能夠確保散熱設(shè)備與飛行器的周圍環(huán)境之間的充分的溫度差。這樣提供了另外的技術(shù)效果，即無需已經(jīng)啟動飛行器的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)以便能夠提供用于冷卻發(fā)熱設(shè)備的充分冷的空氣。而是，可以設(shè)想，在即將啟動發(fā)熱設(shè)備之前啟動溫度擴展設(shè)備，從而即使在飛行器內(nèi)存在極端溫度的情況下，也能夠確保以相對及時的方式充分地冷卻發(fā)熱設(shè)備。通過相對于冷卻劑回路的回流管線中的冷卻劑的溫度顯著地增加溫度，任何類型的散熱設(shè)備——例如，熱交換器等——能夠?qū)⒂衫鋮s劑吸收的熱散至周圍環(huán)境，即使是在極端環(huán)境溫度的情況下。本發(fā)明不限于溫度擴展設(shè)備的單個設(shè)計的使用；而是，可以使用能夠擴展兩個冷卻管線之間的溫度水平的任何裝備、設(shè)備和系統(tǒng)。相應(yīng)地，可以設(shè)想壓縮冷卻機、吸收冷卻機、擴散吸收冷卻機、吸附冷卻機、基于焦耳-湯姆遜效應(yīng)的冷卻機、熱電冷卻發(fā)生器(珀耳帖元件)等。此外，可以設(shè)想純冷源或熱源以便増加或降低冷卻劑管線中的溫度。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的設(shè)計不復(fù)雜、包括低成本的技術(shù)成熟的部件、并且能夠在不將冷卻空氣等從飛行器主動吹到外部的情況下進(jìn)行操作。按照根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的有利的改進(jìn)，散熱設(shè)備設(shè)計成蒙皮區(qū)段熱交換器。該蒙皮區(qū)段熱交換器特別是在飛行中能夠確保將熱充分地傳遞至周圍環(huán)境。為了改善在飛行器位于地面上的情況下的冷卻性能，蒙皮區(qū)段熱交換器能夠延伸至朝向飛行器內(nèi)部的空氣管道中，該空氣管道包括用于輸送來自周圍環(huán)境的空氣或用于輸送沖壓空氣的至少ー個輸送設(shè)備。蒙皮區(qū)段熱交換器延伸至空氣管道中意味著蒙皮區(qū)段熱交換器不僅能夠消散飛行器的外部的熱，而且包括朝向飛行器的內(nèi)部的薄片、肋或其它可透氣結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)使得可以將熱散至環(huán)境空氣。當(dāng)飛行器靜止在地面上時，通過操作輸送設(shè)備能夠迫使空氣流經(jīng)空氣管道。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的有利的改進(jìn)中，在朝向周圍環(huán)境的開口上，空氣管道包括關(guān)閉元件，在飛行器的充分的飛行速度期間能夠關(guān)閉該關(guān)閉元件以便消除附加的空氣動カ學(xué)阻力。例如，該關(guān)閉元件可以以擋板或旋轉(zhuǎn)關(guān)閉屏的形式設(shè)計，其中，驅(qū)動器由在該特殊領(lǐng)域中慣用的電動、氣動或液壓致動器實施。在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的有利的改進(jìn)中，冷卻劑回路是開式循環(huán)系統(tǒng)。這樣提供的優(yōu)點在于能夠使用空氣作為冷卻剤。由于無論如何需要將一定的空氣體積流量從飛行器機 艙移除至周圍環(huán)境，因此至少其一部分能夠用作用于根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的冷卻剤。此外，在有利的實施方式中，溫度擴展設(shè)備包括具有冷凝器和蒸發(fā)器的第一冷卻劑介質(zhì)回路。以這種方式，通過成熟的技術(shù)，能夠通過根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)以機械上簡單的方式且經(jīng)濟的方式獲得充分的溫度擴展和因此特別有效的冷卻。按照根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的有利的改進(jìn)，能夠利用來自附加的空氣源的空氣冷卻該冷凝器，其中，該空氣源位于飛行器的內(nèi)部和/或利用環(huán)境空氣和/或引氣來實施。以這種方式，可獲得進(jìn)一步改進(jìn)的溫度擴展。這可以在如下這些情況下使用，即空氣用作冷卻劑并且特別是冷卻劑回路是開式。如果冷凝器設(shè)置在冷卻劑回路的回流管線處也是同樣有利的。以這種方式，同時改善了通過蒸發(fā)器實現(xiàn)的溫度降低，并且因此改善根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的總效率。同時，蒸發(fā)器也能夠設(shè)置在冷卻劑回路的回流管線處，然而，其中在這種情況下，冷凝器不設(shè)置在冷卻劑回路的供給管線處，而是例如可以直接連接于散熱設(shè)備或一些其它的散熱元件。按照根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的有利的改進(jìn)，冷凝器能夠連接于熱交換器——其受到來自于空氣源的空氣，其中，空氣源位于飛行器的內(nèi)部和/或由環(huán)境空氣實施。因此，在本實施方式中，也能夠通過熱交換器將冷凝器的熱散至來自空氣源的流經(jīng)的空氣。另外，在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的有利的改進(jìn)中，溫度擴展設(shè)備可以包括第一熱交換器，第一熱交換器用于利用來自空氣源的空氣冷卻來自冷卻劑回路的回流管線的冷卻剤，其中，空氣源位于飛行器的內(nèi)部和/或由環(huán)境空氣實施。以這種方式，至少在飛行器的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)已經(jīng)操作的情況下或者在環(huán)境溫度充分低的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的可靠操作，其中，于是溫度擴展設(shè)備應(yīng)額外包括至少用于冷卻供給管線中的冷卻劑的另外的裝置。該目的另外通過用于冷卻至少ー個發(fā)熱設(shè)備的方法、通過根據(jù)本發(fā)明的用于冷卻至少ー個發(fā)熱設(shè)備的系統(tǒng)在飛行器中的應(yīng)用、以及通過包括至少ー個發(fā)熱設(shè)備和至少ー個用于在飛行器中冷卻發(fā)熱設(shè)備的系統(tǒng)的飛行器來實現(xiàn)。


在示例性實施方式以及附圖的下面的說明中公開了本發(fā)明的另外的特征、優(yōu)點和應(yīng)用選擇。所有描述的和/或圖示的特征本身和任何組合形成了本發(fā)明的主題，甚至無關(guān)于它們在各個權(quán)利要求中的組成或它們的相互關(guān)系。此外，圖中相同或相似的部件具有相同的附圖標(biāo)記。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第一示例性實施方式的示意圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第二示例性實施方式的示意圖。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第三示例性實施方式的示意圖。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第四示例性實施方式的示意圖。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第五示例性實施方式的示意圖。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第六示例性實施方式的示意圖。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的蒙皮區(qū)段熱交換器的示意圖。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的示意圖。圖9示出了包括根據(jù)本發(fā)明的至少ー個系統(tǒng)的飛行器。
具體實施例方式在圖I中，呈現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的用于在飛行器中冷卻至少ー個發(fā)熱設(shè)備4的系統(tǒng)2的第一示例性實施方式。作為示例，示出了空間6，發(fā)熱設(shè)備4容納在該空間6中。該空間6的設(shè)計——例如，其可以是航空電子設(shè)備艙——并不形成本發(fā)明的一部分并且因此不進(jìn)行詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)當(dāng)指出，發(fā)熱設(shè)備4包括利用其可以將熱散至冷卻劑的適當(dāng)?shù)难b置。這些裝置可以是例如空氣等繞其流動的熱交換器、冷卻元件或冷卻葉片的任何設(shè)計。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)2還包括散熱設(shè)備8，其連同空間6或發(fā)熱設(shè)備4的供給管線10和回流管線12形成閉式循環(huán)系統(tǒng)。冷卻劑在該循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)，冷卻劑從供給管線10流動至發(fā)熱設(shè)備4，其在發(fā)熱設(shè)備4處吸熱，隨后流入回流管線12中并到達(dá)散熱設(shè)備8，其在散熱設(shè)備8處將熱散至飛行器的周圍環(huán)境，并且隨后再次流到供給管線10，其在供給管線10處再次用于吸熱。僅在如下情況下能夠?qū)崿F(xiàn)通過散熱設(shè)備8有效地將熱散至周圍環(huán)境以及通過來自供給管線10的冷卻劑特別有效地從發(fā)熱設(shè)備4吸熱，即與周圍環(huán)境或與冷卻劑存在相應(yīng)的溫度梯度。特別是，在高溫下，很難或者完全無法實現(xiàn)在散熱設(shè)備8中的相應(yīng)高的散熱溫度，這使得熱可以首先流至周圍環(huán)境。同樣，在沒有另外的裝備的情況下，在供給管線10中的冷卻劑的溫度高至使得不存在用于冷卻發(fā)熱設(shè)備4的充分的溫度差，并且進(jìn)而因此使得冷卻劑的非常大的體積流量變得必需。如果周圍環(huán)境的溫度太高，則即使最大的冷卻劑流量也可能不足以使熱消散。為此，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)2包括溫度擴展設(shè)備14，作為示例該溫度擴展設(shè)備14設(shè)計成冷卻介質(zhì)回路，其具有冷凝器16、流量控制閥18、蒸發(fā)器20和壓縮機22。該冷卻介質(zhì)回路——其也被稱作冷蒸汽冷卻機——能夠通過冷凝器16増加來自回流管線12的冷卻劑的溫度，并且通過蒸發(fā)器20降低所述溫度。這意味著，來自回流管線12的冷卻劑——其已經(jīng)吸熱——仍進(jìn)一歩被加熱，從而使得明顯地增加散熱裝置8中的散熱溫度。這樣具有如下效果，即即使在炎熱的天氣下，與周圍環(huán)境的溫度梯度也是充分的，因此允許有效的散熱。同樣，通過蒸發(fā)器20將流至供給管線10的冷卻劑冷卻至顯著較低的溫度，因此使得能夠進(jìn)行從發(fā)熱設(shè)備4有效地吸熱。如果需要在較低程度上使流入回流管線12中的冷卻劑的溫度増加——例如，由于低的環(huán)境溫度——以便減少冷卻劑的加熱，則能夠在冷凝器16上設(shè)置旁路24，從而使得流入回流管線12中的至少部分冷卻劑能夠直接流到散熱設(shè)備8。圖2示出了以本發(fā)明的系統(tǒng)26的形式的改進(jìn)，其中，此處溫度擴展設(shè)備14再次設(shè)計成冷卻介質(zhì)回路；然而，在本實施方式中，成拱形的冷卻劑回路是非閉合的。這暗示了特別是使用空氣用作冷卻剤，該空氣取自空氣源并且被再次消散至飛行器的周圍環(huán)境。此外，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)26包括可選擇的另外的空氣源28，該空氣源28將空氣引導(dǎo)至冷卻劑回路的回流管線12中。因此，在來自回流管線12的冷卻劑到達(dá)冷凝器16之前，降低了所述冷卻劑的溫度。在圖示中以虛線示出的可選的旁路24用于保持體積流量平衡，并且可以使來自空氣源28的空氣專門用于冷卻冷凝器16，如果該空氣冷于冷卻劑回路的回流管線12中的溫度。如果飛行器在炎熱的天氣下停在地面上，則不期望環(huán)境空氣自動地進(jìn)入飛行器以便用在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)26中。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)26因此例如包括兩個輸送設(shè)備30和32,通過兩個輸送設(shè)備30和32將來自飛行器周圍環(huán)境的新鮮空氣沿供給管線10的方向引導(dǎo)至蒸發(fā)器20并且然后將其從飛行器輸送至外部。在該設(shè)置中，輸送設(shè)備30和32位于適當(dāng)?shù)目諝忾_ロ 34和36處，例如，在飛行中該空氣開ロ 34和36能夠通過關(guān)閉元件38和40關(guān)閉，并且在地面上能夠被再次打開。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)42的另外的實施方式，在該系統(tǒng)42中，通過輸送設(shè)備62輸送的液態(tài)冷卻劑可以用在閉式循環(huán)系統(tǒng)中，其中，該閉式冷卻系統(tǒng)包括散熱設(shè)備44，例如，通過在沖壓空氣管道50中結(jié)合熱交換器46和風(fēng)扇48來實施該散熱設(shè)備44。為了實現(xiàn)散熱設(shè)備44與供給管線10之間的溫度水平的有效擴展，使用冷卻介質(zhì)回路形式的溫度擴展設(shè)備52，該溫度擴展設(shè)備52包括蒸發(fā)器54、壓縮機56、冷凝器58和流量控制閥60。然而在圖中，作為示例，蒸發(fā)器54設(shè)置在供給管線10與回流管線12之間，從而使得因此減小從回流管線12流至供給管線10的冷卻劑的溫度。因為在蒸發(fā)器54的上游，散熱設(shè)備44已經(jīng)能夠從回流管線12散熱，所以在使用冷卻介質(zhì)回路52的情況下，能夠在很大程度上進(jìn)ー步降低供給管線10中的溫度。此外，在沖壓空氣管道中或從附加的空氣源28——例如，使用諸如也源自航空電子設(shè)備艙、駕駛員艙或機艙的抽出氣體——冷卻冷凝器58。作為替代，能夠通過用于飛行器機身上的環(huán)境空氣的入口閥或通過來自一個或多個發(fā)動機130的引氣實施可替代的空氣源28。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)64的另外的實施方式，其中，如前所述，冷卻劑回路能夠構(gòu)造成閉式的或開式的。輸送設(shè)備66將冷卻劑從回流管線12輸送至供給管線10，其中，冷卻劑流經(jīng)溫度擴展設(shè)備70的蒸發(fā)器68，溫度擴展設(shè)備70實施為也包括壓縮機72、冷凝器74和流量控制閥76的冷卻介質(zhì)回路。因此，有效地降低了供給管線10中的冷卻劑的溫度，這樣致使改善了從發(fā)熱裝置4吸熱。通過輔助冷卻設(shè)備78使冷卻介質(zhì)回路70的冷凝器74冷卻，其中，例如，輔助冷卻設(shè)備78包括輸送設(shè)備80、沖壓空氣管道86中的熱交換器82和風(fēng)扇84。這種設(shè)置的特殊的優(yōu)點在于，能夠在飛行器機身的加壓區(qū)域中容納和操作溫度擴展設(shè)備70。理論上，例如圖3的溫度擴展設(shè)備52的溫度擴展設(shè)備可以部分地或完全地容納在飛行器的非加壓區(qū)域中，當(dāng)與將溫度擴展設(shè)備52整合到非加壓區(qū)域中相比較時這樣可以簡化安裝。然而，這樣不利于維護的目的，因為為了維護的目的將不得不中斷冷卻介質(zhì)回路。如果根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)64作為開路操作，則圖2中所示的兩個輸送設(shè)備30和32可以設(shè)置在供給管線10的上游和回流管線12的下游。在這種情況下，還可以使用來自周圍環(huán)境或者來自飛行器的內(nèi)部的空氣用作冷卻剤。如果冷卻劑回路設(shè)計成閉式的，則可以使用任何適當(dāng)?shù)睦鋮s劑。當(dāng)然還可以在飛行器中使用不止ー個單個的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)2、26、42或64;為了冗余的原因，還可以想到倍増。為此，作為示例，圖5示出了根據(jù)圖3的根據(jù)本發(fā)明的兩個系統(tǒng)42的結(jié)合，盡管沒有沖壓空氣管道50以及設(shè)置于其中的熱交換器46和風(fēng)扇48。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)88的該實施方式因此包括兩個冷卻劑回路，每個通過實施為冷卻介質(zhì)回路的溫度擴展設(shè)備90進(jìn)行冷卻。兩個冷卻劑回路通過閥92和94和/或通過熱交換器96相互熱連接。應(yīng)當(dāng)指出，圖示是対稱的，S卩，以相對于下冷卻劑回路鏡像翻轉(zhuǎn)的方式示出了在附圖平面中的上冷卻劑回路。例如，如果兩個溫度擴展設(shè)備90中的一個發(fā)生故障，則兩個冷卻劑回路的回流管線12通過閥92相互氣動連接，并且兩個冷卻劑回路的供給管線10可以通過閥94相互氣動連接。作為替代或除此之外，還可以通過熱交換器96將熱從ー個冷卻劑回路傳遞至另一個冷卻劑回路。例如，這樣確保了此外在地面上以及此外如果溫度擴展設(shè)備90中的ー個發(fā)生故障吋，能夠充分地冷卻在飛行器中具有幾個發(fā)熱設(shè)備4的兩個空間6，所述空間定位在位于彼此分離的位置處。圖6示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)98的一般的有利的實施方式，該實施方式能夠涉及所有上述實施方式。能夠以任何期望的方式實施的溫度擴展設(shè)備100整合到冷卻劑回路中，該冷卻劑回路連接于蒙皮區(qū)段熱交換器102形式的特殊形式的散熱設(shè)備8。如圖7中圖示，蒙皮區(qū)段熱交換器102包括流動管道103和沖壓空氣管道108，其中，用于通過對流將熱散至周圍環(huán)境的流動管道103熱連接于外蒙皮區(qū)域104，冷卻劑或冷卻介質(zhì)流經(jīng)該流動管道103。包括第一開ロ 110和第二開ロ 102的沖壓空氣管道108位于蒙皮區(qū)段熱交換器102的外蒙皮104與圖中由附圖標(biāo)記106指出的飛行器內(nèi)部之間?？諝饽軌蚪?jīng)第一開ロ 110流入沖壓空氣管道108中，并且所述空氣能夠經(jīng)開ロ 112再次離開所述沖壓空氣管道108。作為示例設(shè)計成冷卻肋的散熱元件114從蒙皮區(qū)段熱交換器102延伸至沖壓空氣管道108，流經(jīng)流動管道108的空氣繞該散熱元件114流動。以這種方式，能夠改善與周圍環(huán)境的熱傳遞的效率。當(dāng)飛行器位于地面上時，為了實現(xiàn)用于吸收蒙皮區(qū)段熱交換器102的熱的充分的氣流，此外在沖壓空氣管道108中設(shè)置風(fēng)扇116。相應(yīng)地，蒙皮區(qū)段熱交換器102不限于通過外蒙皮104上的對流進(jìn)行的熱交換。為了在具有充分高的飛行速度以及通過外蒙皮104的充分良好的熱傳遞的飛行期間降低空氣動力學(xué)阻力，能夠通過機械地驅(qū)動關(guān)閉元件118關(guān)閉開ロ 110和112。在根據(jù)圖8的根據(jù)本發(fā)明的方法中，首先由流入冷卻劑回路的回流管線中的冷卻劑從發(fā)熱設(shè)備吸熱120，以及隨后増加回流管線中的冷卻劑的溫度122。通過散熱設(shè)備從溫度已經(jīng)增加的冷卻劑散熱124，以及隨后降低流入冷卻劑回路的供給管線中的冷卻劑的溫 度 126。最后，圖9示出了飛行器128，其配備有用于冷卻至少ー個發(fā)熱設(shè)備的至少ー個根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)。
另外應(yīng)當(dāng)指出，“包括”并不排除其它元件或者步驟，并且“ー個”或者“ー種”不排除多個的情況。另外應(yīng)當(dāng)指出，參照上面的示例性實施方式中的一個描述的特征或者步驟也可以用于和上述其它的示例性實施方式中的其它特征或步驟進(jìn)行結(jié)合。權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)視作是對保護范圍的限制。附圖標(biāo)記列表2根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)4發(fā)熱設(shè)備 6 空間8散熱設(shè)備10供給管線12回流管線14溫度擴展設(shè)備16冷凝器18流量控制閥20蒸發(fā)器22壓縮機24 旁路26根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)28附加的空氣源30輸送設(shè)備32輸送設(shè)備34 開ロ36 開ロ38關(guān)閉元件40關(guān)閉元件42根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)44散熱設(shè)備46熱交換器48 風(fēng)扇50沖壓空氣管道52溫度擴展設(shè)備54蒸發(fā)器56壓縮機58冷凝器60流量控制閥62輸送設(shè)備64根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)66輸送設(shè)備68蒸發(fā)器
70溫度擴展設(shè)備72壓縮機74冷凝器76流量控制閥
78輔助冷卻設(shè)備80輸送設(shè)備82熱交換器84 風(fēng)扇86沖壓空氣管道88根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)90溫度擴展設(shè)備92 閥94 閥96熱交換器98根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)100溫度擴展設(shè)備102蒙皮區(qū)段熱交換器103流動管道104外蒙皮106飛行器內(nèi)部108沖壓空氣管道110 開ロ112 開ロ114冷卻葉片116 風(fēng)扇118關(guān)閉元件120 吸熱122增加冷卻劑的溫度124 散熱126降低冷卻劑的溫度128飛行器130發(fā)動機
權(quán)利要求
1.一種用于在飛行器中冷卻至少一個發(fā)熱設(shè)備(4)的系統(tǒng)(2, 26,42,64,88,98),包括 至少一個冷卻劑回路，冷卻劑流經(jīng)所述至少一個冷卻劑回路以便從所述發(fā)熱設(shè)備(4)吸熱， 其中，所述冷卻劑回路包括設(shè)置在所述發(fā)熱設(shè)備(4)的上游的供給管線(10)和設(shè)置在所述發(fā)熱設(shè)備的下游的回流管線(12)， 其特征在于， 散熱設(shè)備(8)，所述散熱設(shè)備(8)與所述冷卻劑回路的所述回流管線(12)熱連通，用于從所述冷卻劑回路散熱，以及 溫度擴展設(shè)備(14，52，70，90，100)，所述溫度擴展設(shè)備(14，52，70，90，100)用于降低所述冷卻劑回路的所述供給管線(10)中的冷卻劑的溫度和/或用于相對于所述冷卻劑回路的所述回流管線(12)中的冷卻劑的溫度增加所述散熱設(shè)備(8)的散熱溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(2，26，42，64，88，98)，還包括蒙皮區(qū)段熱交換器(102)，所述蒙皮區(qū)段熱交換器(102)設(shè)置在所述飛行器的外蒙皮(104)上并具有作為散熱設(shè)備(8)的流動管道(103)，所述流動管道(103)與所述外蒙皮(104)熱連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(2，26，42，64，88，98)，還包括空氣管道(108)，所述空氣管道(108)由朝向所述飛行器的外部的所述蒙皮區(qū)段熱交換器(102)界定，所述蒙皮區(qū)段熱交換器(102)具有延伸到所述空氣管道(108)中的散熱元件(114)，并且空氣能夠繞所述散熱元件(114)流動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(2，26，42，64，88，98)，還包括用于打開或關(guān)閉所述空氣管道(108)的至少一個開口(110，112)的至少一個關(guān)閉元件(118)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)(2，26，42，64，88，98)，其中，所述冷卻劑回路是開式循環(huán)系統(tǒng)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)(2，26，42，64，88，98)，還包括用于在所述冷卻劑回路中輸送冷卻劑的至少一個輸送設(shè)備(30，32，62，66，80)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)(2，26，42，64，88，98)，其中，所述溫度擴展設(shè)備(14，52，70，90，100)包括具有冷凝器(16，58，74)和蒸發(fā)器(20，54，68)的冷卻介質(zhì)回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(2，26，42，64，88，98)，其中，所述冷凝器(16，58，74)設(shè)置在所述冷卻劑回路的所述回流管線(12)處。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(2，26，42，64，88，98)，其中，所述蒸發(fā)器(20，54，68)設(shè)置在所述冷卻劑回路的所述供給管線處和/或所述回流管線(12)處。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)(2，26，42，64，88，98)，其中，所述散熱設(shè)備⑶由所述冷凝器(16，58，74)實施，所述冷凝器(16，58，74)設(shè)計成通過來自附加的空氣源(28)的空氣冷卻，其中，所述附加的空氣源(28)從所述飛行器的內(nèi)部和/或從周圍環(huán)境和/或通過引氣提供空氣。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)(2，26，42，64，88，98)，其中，所述冷凝器(16，58，74)連接于熱交換器(46，58，82)，所述熱交換器(46，58，82)設(shè)計成通過來自所述飛行器的內(nèi)部的空氣和/或通過環(huán)境空氣和/或通過引氣進(jìn)行冷卻。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)(2，26，42，64，88，98)，包括兩個冷卻劑回路，所述兩個冷卻劑回路的供給管線(10)通過熱交換器(96)相互熱連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)(2，26，42，64，88，98)，其中，所述兩個冷卻劑回路的所述供給管線(10)和所述回流管線(12)通過閥(92，94)以可開關(guān)的方式彼此連通。
14.一種用以冷卻至少一個用于在飛行器中冷卻至少一個發(fā)熱設(shè)備的系統(tǒng)的方法，包括如下步驟 通過流入冷卻劑回路的回流管線中的冷卻劑從所述發(fā)熱設(shè)備吸熱(120)； 增加所述回流管線中的冷卻劑的溫度(122)； 通過散熱設(shè)備從溫度已經(jīng)增加的冷卻劑散熱(124)； 降低流入所述冷卻劑回路的供給管線中的冷卻劑的溫度(126)。
15.一種飛行器(128)，所述飛行器包括具有至少一個散熱設(shè)備(4)的至少一個空間(6)以及用于冷卻所述發(fā)熱設(shè)備(4)的至少一個系統(tǒng)(2，26，42，64，88，98)，所述系統(tǒng)包括 至少一個冷卻劑回路，冷卻劑流經(jīng)所述至少一個冷卻劑回路，用以從所述發(fā)熱設(shè)備(4)吸熱， 其中，所述冷卻劑回路包括位于所述發(fā)熱設(shè)備(4)的上游的供給管線(10)和設(shè)置在所述發(fā)熱設(shè)備(4)的下游的回流管線(12)， 其特征在于， 散熱設(shè)備(8)，所述散熱設(shè)備(8)與所述冷卻劑回路的所述回流管線(12)熱連通，用于從所述冷卻劑回路散熱，以及 溫度擴展設(shè)備(14，52，70，90，100)，所述溫度擴展設(shè)備(14，52，70，90，100)用于降低所述冷卻劑回路的所述供給管線(10)中的冷卻劑的溫度并且用于相對于所述冷卻劑回路的所述回流管線(12)中的冷卻劑的溫度增加所述散熱設(shè)備(8)的散熱溫度。
全文摘要
一種用于在飛行器中冷卻至少一個發(fā)熱設(shè)備(4)的系統(tǒng)(2)具有至少一個冷卻劑回路。冷卻劑從發(fā)熱設(shè)備(4)吸熱并且通過散熱設(shè)備(8)將熱散至飛行器周圍的區(qū)域。溫度擴展設(shè)備(14)降低冷卻劑回路的入口(10)中的冷卻劑的溫度并且與冷卻劑回路的出口(12)中的冷卻劑的溫度相比增加散熱設(shè)備(8)的散熱溫度。這樣使得可以避免在現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)的沖壓空氣管道或消耗預(yù)冷空氣的系統(tǒng)——其使得特別是當(dāng)飛行器在炎熱的天氣下位于地面上時航空電子設(shè)備冷卻等變得困難。
文檔編號B64D13/08GK102625765SQ201080038649
公開日2012年8月1日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月2日
發(fā)明者喬治·穆爾塔勒, 塞巴斯蒂安·勒林, 安雅·埃德勒, 揚·迪特馬爾, 讓·布萊內(nèi), 謝里夫·泰爾齊 申請人:空中客車營運有限公司